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某水下航行器电机支架减振结构研究

作 者: 刘晓明
导 师: 迟毅林
学 校: 昆明理工大学
专 业: 机械工程
关键词: 电机支架 ANSYS Workbench 橡胶 减振 力学分析
分类号: U661.44
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 56次
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内容摘要


水下航行器的振动噪声是其工作过程中的重要性能指标,噪声大的水下航行器易被攻击对象发现,同时也给自身的制导和导航系统带来干扰和影响,这样不仅降低了水下航行器搜索和跟踪目标的能力,而且也降低了自身的隐蔽性。水下航行器电机支架起着支撑电机和传递结构振动的作用,电机在高速旋转过程中,由于不平衡、负载波动等各种因素会造成转子轴的振动,转子的振动通过电机支架传递到壳体以及其它结构。因此除了要力求降低动力装置的工作噪声外,还应对各部件进行精心设计,必要时应采取有效的减振降噪措施。本文对水下航行器电机支架进行研究,首先在CAD软件Solid Edge中建立水下航行器电机支架模型,再将模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中进行静力学分析与动力学分析,其中动力学分析包括模态分析与简谐响应分析,经过有限元数值模拟的计算,就可以得到电机支架的固有频率和对应的振型,从而可以得出电机支架结构在不同频率下的响应曲线,分析峰值频率对应的应力与变形,找到电机机架的共振频率,评价其动态性能。针对电机支架结构振动较大,在基于原结构的基础上提出了一种减振电机支架的结构,这种减振结构主要是采用橡胶材料作为减振器,通过螺栓将其与电机支架连接在一起,并对这种减振支架结构进行静力学与动力学分析,在进行非线性动力学分析时,是将橡胶材料线性化处理后进行的仿真计算,分析结果表明:这种减振电机支架结构能够起到减小振动的目的,因此,这种减振结构的设计可以为某水下航行器电机支架的的减振降噪技术提供一定意义上参考价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 水下航行器减振技术应用现状  9-10
  1.3 橡胶减振材料研究现状  10-13
    1.3.1 减振机理  11
    1.3.2 橡胶材料减振性能的影响因素  11-12
    1.3.3 橡胶减振器的一些应用领域  12-13
  1.4 论文主要研究的内容与结构编排  13-16
第二章 振动理论与有限元分析等理论  16-28
  2.1 有限单元法分析的基本理论  16-19
    2.1.1 有限单元法概述  16-17
    2.1.2 空间问题的有限单元法  17-19
  2.2 振动基础理论  19-23
    2.2.1 单自由度有阻尼线性系统的振动基本理论  20-21
    2.2.2 多自由度有阻尼线性系统的振动理论  21-22
    2.2.3 多自由度粘性阻尼系统对简谐激励的响应  22-23
  2.3 橡胶材料分析的基本理论  23-25
  2.4 本章总结  25-28
第三章 电机支架的有限单元法结构分析  28-48
  3.1 ANSYS Workbench概述  28-30
    3.1.1 ANSYS Workbench概述  28
    3.1.2 ANSYS Workbench的主要特色  28-30
  3.2 电机支架静力学分析  30-37
    3.2.1 建模过程  30-31
    3.2.2 静力学分析方法  31-32
    3.2.3 求解过程  32-37
  3.4 电机支架模态分析  37-41
    3.4.1 模态分析基本理论  37-38
    3.4.2 支架模态分析  38-41
  3.5 电机支架谐响应学分析  41-46
    3.5.1 支架谐响应分析基本理论  41-42
    3.5.2 支架谐响应分析  42-46
  3.6 本章总结  46-48
第四章 减振电机支架的设计  48-54
  4.1 控制振动的途径  48-49
  4.2 橡胶减振的优点  49
  4.3 橡胶种类的选取  49-51
  4.4 连接方式的选择  51-52
  4.5 减振支架结构的确定  52-53
  4.6 本章总结  53-54
第五章 减振电机支架有限元结构分析  54-72
  5.1 非线性分析理论基础  54-58
    5.1.1 材料非线性  54
    5.1.2 接触状态非线性  54-55
    5.1.3 Pinball区域  55-56
    5.1.4 接触类型  56-57
    5.1.5 使用线性求解器求解非线性问题  57
    5.1.6 处理非线性有限元问题  57-58
  5.2 减振电机支架的静力学分析  58-63
    5.2.1 求解过程  58-60
    5.2.2 结果分析  60-63
  5.3 减振电机支架模态分析  63-66
    5.3.1 求解过程  63
    5.3.2 结果分析  63-66
  5.4 减振电机支架的谐响应分析  66-70
  5.5 本章小结  70-72
第六章 总结与展望  72-74
  6.1 工作总结  72
  6.2 工作展望  72-74
致谢  74-76
参考文献  76-82
附录 攻读硕士期间发表学术论文  82

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶结构力学 > 船舶振动
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